Ученые выяснили, почему Алеутские острова резко поднялись миллионы лет назад 

Фото из открытых источников

Новое исследование показало, что Алеутские острова Аляски резко поднялись в период от пяти до семи миллионов лет назад, примерно в одно и то же время поднявшись по всей цепочке островов протяженностью 1600 километров. Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Скалы с островов, расположенных на расстоянии сотен километров друг от друга, свидетельствуют об одном и том же всплеске поднятия. Это первое неопровержимое доказательство того, что вся дуга поднималась одновременно.

Полученные данные связывают резкое изменение поверхности Земли с одним событием, произошедшим глубоко под землей. Этим событием стало медленное вращение обширной Тихоокеанской тектонической плиты.

Это помогает ответить на давний вопрос: что поднимает и перестраивает цепи вулканических островов? Эти дуги остаются одними из наименее изученных ландшафтов на планете.

Алеутские острова простираются почти на 1609 километров от Аляскинского полуострова в сторону Камчатского полуострова России. Они обозначают северную границу Тихоокеанского огненного кольца — петли вулканов и землетрясений, опоясывающей Тихий океан.

Сама дуга очень древняя. Она образовалась примерно 55 миллионов лет назад, когда Тихоокеанская плита начала скользить под Североамериканскую плиту. Это движение подпитывало магму, способствуя постепенному формированию вулканов. Недавние исследования позволяют отнести этот процесс как минимум к 56 миллионам лет назад.

Когда одна тектоническая плита скользит под другую, заключенная внутри нее вода просачивается в мантию — горячий слой горных пород под земной корой. Эта вода вызывает плавление. Этот расплав приводит в движение вулканы и землетрясения над головой.

Учёные хорошо понимают эту часть вопроса. Однако то, что со временем поднимает и разрушает эти островные дуги, до конца не изучено.

Эмили Купердок из Университета Брауна посвятила годы решению этой проблемы.

«Островные дуги, такие как Алеутские острова, — это действительно динамичные места и одни из наименее изученных уголков нашей планеты», — говорит Купердок.

Первая зацепка появилась в 1970-х годах. Исследователи, извлекавшие керны осадочных пород со дна моря, обнаружили странную полосу глины и песка, смытых с суши. Она осела там за короткий промежуток времени несколько миллионов лет назад.

Одно из объяснений образования этого слоя — внезапное поднятие островов. Такое поднятие привело бы к усилению ветров и проливным дождям, которые смыли бы осадки со склонов в море. Но глина была лишь намёком, а не доказательством. Никто не доказал, что поднятие земной коры действительно произошло, и когда именно.

Для проверки этой гипотезы Анаи Каррера проанализировала образцы горных пород, собранные по всей протяженности архипелага, почти на 1609 километров. Она руководила этой работой, будучи аспиранткой в Брауновском университете, а сейчас является научным сотрудником Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.

Ее инструментом был минерал апатит – распространенное зерно вулканических пород, содержащее в себе медленно тикающие часы. Апатит содержит ничтожно малые количества урана и тория, радиоактивных элементов, которые при распаде выделяют гелий.

Глубоко под землей, где горная порода сильно нагрета, гелий уходит так же быстро, как и образуется. Когда порода поднимается и остывает, этот процесс прекращается, и в результате гелий начинает накапливаться внутри кристаллов.

Количество захваченного урана, в сравнении с оставшимся ураном и торием, позволяет приблизительно определить время охлаждения породы. На основании этого исследователи могут оценить, когда она достигла поверхности.

Образцы выстроились в ряд, что бросалось в глаза. Примерно три четверти из них остыли в один и тот же период: от пяти до семи миллионов лет назад. Это было справедливо независимо от возраста породы или от того, с какого далекого острова она была привезена.

Горные породы, которые остывают одновременно, как правило, поднимаются одновременно. Общий возраст охлаждения по всей дуге указывает на один импульс поднятия, охватывающий всю цепь горных пород, — первое прямое свидетельство подъема, о котором до сих пор лишь предполагали глинистые породы морского дна.

Именно единообразие временных рамок стало ключевым моментом в этом деле. «Наше исследование представляет собой первое доказательство того, что Алеутские острова пережили этот драматический, охватывающий всю цепь островов эпизод поднятия и эрозии около пяти-семи миллионов лет назад», — говорит Каррера.

Решающим фактором стало время. Этот промежуток от пяти до семи миллионов лет назад совпадает с известным изменением движения Тихоокеанской плиты, произошедшим примерно шесть миллионов лет назад.

В этот момент пластина повернулась и изменила характер своего давления на соседние пластины — это событие было зафиксировано в отдельном исследовании.

Вращающаяся тектоническая плита оказывает давление и воздействие на все окружающие ее объекты. Она сжимает и деформирует земную кору по своим краям. В районе Тихого океана это давление связано с деформацией и поднятием земной коры.

Движущая сила исходит из глубин, от медленного перемешивания мантии, которое тянет за собой тектонические плиты. Для Алеутских островов этот глубокий поворот, по-видимому, изменил высоту всей островной цепи одновременно. В результате целые острова поднялись одновременно.

Те же самые породы, которые свидетельствуют о неуклонном вулканическом росте, несут на себе и следы единичного подъема. Этот подъем произошел на глубине сотен километров. Алеутские острова пополнили короткий список мест, где изменение курса Тихоокеанской плиты оставило свой след на поверхности. Они не первые.

Наиболее наглядный более ранний пример — резкий изгиб Гавайско-Императорской цепи подводных вулканов. Этот изгиб свидетельствует о более древнем повороте той же плиты, описанном в более ранних работах.

Иными словами, то, что раньше было лишь догадками, теперь имеет более прочную основу. Обнаруженный десятилетия назад слой глины зафиксировал реальное поднятие земной коры. Это поднятие охватило всю дугу практически одновременно, а не происходило поэтапно, остров за островом.

Этот подход дает геологам возможность датировать поднятия земной коры в других вулканических дугах. Он позволяет проверить, как часто глубинные движения тектонических плит восстанавливают земную поверхность над ними.

Это также подтверждает связь между глубинными структурами мантии и горами и побережьями, на которых живут люди. Эту связь трудно наблюдать напрямую. Именно эта скрытая связь в конечном итоге становится очевидной благодаря данным.

Для Карреры, в частности, наградой является возможность увидеть эту скрытую цепочку причин и следствий. «Очень интересно показать, что эти процессы, происходящие глубоко внутри Земли — на глубине многих километров — на самом деле определяют то, что мы видим на поверхности», — говорит Каррера.